KR20230011204A - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 상세하게는 듀얼 콘택 플러그(Dual contact plug)를 구비한 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device having a dual contact plug and a manufacturing method thereof.
반도체 장치는 이웃하는 패턴 구조물들 사이에 절연 물질(Dielectric material)이 형성된다. 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 패턴 구조물들간의 거리가 점점 가까워지고 있다. 이로 인해, 기생 캐패시턴스(Parasitic capacitance)가 증가되고 있다. 기생 캐패시턴스가 증가됨에 따라 반도체 장치의 성능(Performance)이 저하된다.In the semiconductor device, an insulating material is formed between adjacent pattern structures. As semiconductor devices are highly integrated, distances between pattern structures are getting closer. Due to this, parasitic capacitance is increased. As the parasitic capacitance increases, the performance of the semiconductor device deteriorates.
본 발명의 실시예들은 이웃한 패턴 구조물들간의 기생캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a semiconductor device capable of reducing parasitic capacitance between adjacent pattern structures and a manufacturing method thereof.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치는 반도체 기판 상부에 서로 이격되어 형성된 복수의 비트라인구조물, 상기 비트라인구조물 각각의 양측벽에 형성된 제1 스페이서, 상기 복수의 비트라인구조물 사이에 형성되며 상기 반도체 기판에 접촉된 복수의 하부 플러그, 상기 하부 플러그 상부에 위치하되, 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그, 상기 하부 플러그와 상부 플러그 사이에 위치하되, 상기 하부 플러그보다 작은 선폭을 갖는 중간 플러그 및 상기 중간 플러그와 제1 스페이서 사이에 위치하되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서를 포함할 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of bit line structures spaced apart from each other formed on a semiconductor substrate, a first spacer formed on both side walls of each of the bit line structures, and formed between the plurality of bit line structures, and the semiconductor device A plurality of lower plugs in contact with a substrate, an upper plug positioned above the lower plug and having a larger line width than the lower plug, a middle plug positioned between the lower plug and the upper plug, but having a smaller line width than the lower plug, and A second spacer positioned between the middle plug and the first spacer may be included but thicker than the first spacer.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법은 반도체 기판 상부에 복수의 비트라인구조물을 형성하는 단계, 상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제1 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계, 상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 트리밍하는 단계, 상기 콘택 오프닝들의 측벽을 서라운딩하는 희생 스페이서를 형성하는 단계; 상기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 하부 플러그를 형성하는 단계, 상기 하부 플러그를 서라운딩하는 에어갭을 형성하기 위해, 상기 희생 스페이서를 제거하는 단계 및 상기 하부 플러그를 서라운딩하면서 상기 에어갭을 채우는 제2 스페이서를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a plurality of bit line structures on a semiconductor substrate, forming first spacers on sidewalls of the bit line structures, and forming the bit line structures on the first spacers. Forming plug isolation layers and initial contact openings positioned between line structures; trimming the plug isolation layers and initial contact openings to form contact openings wider than the initial contact openings; forming sacrificial spacers surrounding sidewalls of the openings; Forming a lower plug partially filling the contact openings; removing the sacrificial spacer to form an air gap surrounding the lower plug; and filling the air gap while surrounding the lower plug. It may include forming a spacer.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법은 반도체 기판 상부에 복수의 비트라인구조물을 형성하는 단계, 상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제1 스페이서 상에 희생 스페이서를 형성하는 단계, 상기 희생 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계, 상기 초기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 하부 플러그를 형성하는 단계, 상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 희생스페이서 및 플러그 분리층들을 트리밍하는 단계, 상기 콘택 오프닝들의 측벽을 서라운딩하되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 제2 스페이서 및 하부 플러그 상에 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a plurality of bit line structures on a semiconductor substrate, forming first spacers on both sidewalls of the bit line structures, and sacrificial spacers on the first spacers. forming plug isolation layers and initial contact openings positioned between the bit line structures on the sacrificial spacer, forming a lower plug partially filling the initial contact openings, the initial contact trimming the sacrificial spacer and the plug isolation layers to form contact openings wider than the openings; forming second spacers that surround sidewalls of the contact openings but are thicker than the first spacers; and and forming an upper plug having a larger line width than the lower plug on the lower plug.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법은 반도체 기판 상부에 복수의 비트라인구조물을 형성하는 단계, 상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제1 스페이서 상에 희생 스페이서를 형성하는 단, 상기 희생 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계, 상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 희생 스페이서 및 플러그 분리층들을 트리밍하는 단계, 상기 초기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 하부 플러그를 형성하는 단계, 상기 하부 플러그의 측벽을 서라운딩하는 에어갭을 형성하기 위해, 상기 희생스페이서를 제거하는 단계, 상기 에어갭을 채우되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 제2 스페이서 및 하부 플러그 상에 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a plurality of bit line structures on a semiconductor substrate, forming first spacers on both sidewalls of the bit line structures, and sacrificial spacers on the first spacers. However, forming plug separation layers and initial contact openings located between the bit line structures on the sacrificial spacer, in order to form contact openings wider than the initial contact openings, the sacrificial spacer and trimming plug separation layers, forming a lower plug partially filling the initial contact openings, removing the sacrificial spacer to form an air gap surrounding a sidewall of the lower plug, the air gap The method may include forming a second spacer filled with but thicker than the first spacer, and forming an upper plug having a larger line width than the lower plug on the second spacer and the lower plug.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법은 반도체 기판 상부에 복수의 비트라인구조물을 형성하는 단계, 상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제1 스페이서 상에 제1 희생 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제1 희생 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계, 상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 플러그 분리층들을 트리밍하는 단계, 상기 초기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 광폭 플러그를 형성하는 단계, 상기 광폭 플러그 상부에 제2 희생 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제2 희생 스페이서에 의해 노출된 상기 광폭 플러그 상에 상기 광폭 플러그보다 작은 선폭을 갖는 협폭 플러그를 형성하는 단, 상기 협폭 플러그의 측벽을 서라운딩하는 에어갭을 형성하기 위해, 상기 제1 및 제2 희생 스페이서를 제거하는 단계, 상기 에어갭을 채우되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 제2 스페이서 및 협폭 플러그 상에 상기 협폭 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a plurality of bit line structures on a semiconductor substrate, forming first spacers on sidewalls of the bit line structures, and forming a first spacer on the first spacer. Forming a sacrificial spacer, forming plug separation layers and initial contact openings located between the bit line structures on the first sacrificial spacer, forming contact openings wider than the initial contact openings, Trimming the plug isolation layers, forming a wide plug partially filling the initial contact openings, forming a second sacrificial spacer on the wide plug, and the wide plug exposed by the second sacrificial spacer. forming a narrow plug having a smaller line width than the wide plug, removing the first and second sacrificial spacers to form an air gap surrounding a sidewall of the narrow plug; The method may include forming a second spacer that is filled but thicker than the first spacer, and forming an upper plug having a larger line width than the narrow plug on the second spacer and the narrow plug.
본 기술은 비트라인 스페이서에서 차지하는 실리콘 질화물의 두께를 얇게 하므로, 기생 캐패시턴스가 증가하는 것을 억제할 수 있다.Since the thickness of the silicon nitride occupied by the bit line spacer is reduced, the increase in parasitic capacitance can be suppressed.
본 기술은 비트라인과 스토리지노드 콘택 플러그 사이의 기생캐패시턴스를 감소시킬 수 있다.This technology can reduce parasitic capacitance between the bit line and the storage node contact plug.
본 기술은 스토리지노드콘택홀의 공간을 추가로 확보할 수 있어 스토리지노드콘택홀의 오픈 마진을 확보할 수 있다.This technology can secure the open margin of the storage node contact hole by additionally securing the space of the storage node contact hole.
본 기술은 비트라인에 대향하는 스토리지노드 콘택 플러그의 크기를 줄이고 비트라인 스페이서를 N-O(nitride-oxide) 구조로 변경하므로, 비트라인과 스토리지노드 콘택 플러그 사이의 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있다.Since the size of the storage node contact plug facing the bit line is reduced and the bit line spacer is changed to a nitride-oxide (N-O) structure, parasitic capacitance between the bit line and the storage node contact plug can be reduced.
본 기술은 스토리지노드 콘택 플러그의 상부 플러그가 하부 플러그보다 큰 폭을 가지므로, 후속 랜딩패드와의 접촉면적을 늘려 콘택저항을 개선할 수 있다.In this technology, since the upper plug of the storage node contact plug has a larger width than the lower plug, contact resistance can be improved by increasing the contact area with the subsequent landing pad.
본 기술은 플러그분리층의 종류와 무관하게 건식식각을 이용한 비등방성 식각을 이용하여 콘택 오프닝들의 면적 확보가 가능하다.In this technology, it is possible to secure the area of contact openings by using anisotropic etching using dry etching, regardless of the type of plug separation layer.
도 1은 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 평면도이다.
도 2a는 도 1의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 2b는 스토리지노드 콘택 플러그의 상세도 확대도이다.
도 3 내지 도 26은 반도체 장치를 제조하는 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 27 내지 도 32는 다른 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 33 내지 도 42는 다른 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 43 내지 도 48는 다른 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 49a 내지 도 49d는 스토리지노드 콘택 플러그의 형성 방법을 상세히 도시한 평면도이다.1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to an exemplary embodiment.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along lines A-A' and B-B' of FIG. 1 .
2B is a detailed enlarged view of a storage node contact plug.
3 to 26 are diagrams illustrating an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device.
27 to 32 are views for explaining a manufacturing method according to another embodiment.
33 to 42 are views for explaining a manufacturing method according to another embodiment.
43 to 48 are views for explaining a manufacturing method according to another embodiment.
49A to 49D are plan views illustrating a method of forming a storage node contact plug in detail.
본 명세서에서 기재하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 단면도, 평면도 및 블록도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.The embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional, plan and block diagrams, which are ideal schematic diagrams of the present invention. Accordingly, the shape of the illustrative drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shapes shown, but also include changes in shapes generated according to manufacturing processes. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have schematic properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention.
도 1은 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 평면도이다. 도 2a는 도 1의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 단면도이다. 도 2b는 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)의 상세도 확대도이다.1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to an exemplary embodiment. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along lines A-A' and B-B' of FIG. 1 . 2B is a detailed enlarged view of a storage node contact plug (SNC).
반도체 장치(100)는 복수의 메모리 셀(memory cell)을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 셀은 매립 워드라인(buried word line, 207)을 포함하는 셀 트랜지스터, 비트라인(bit line, 213) 및 메모리 요소(memory element, 230)를 포함할 수 있다. The
반도체 장치(200)를 자세히 살펴보기로 한다.The semiconductor device 200 will be examined in detail.
기판(201)에 소자분리층(isolation layer, 202) 및 활성영역(active region, 203)이 형성될 수 있다. 소자분리층(202)에 의해 복수의 활성영역(203)이 정의될 수 있다. 기판(201)은 반도체 프로세싱에 적합한 물질일 수 있다. 기판(201)은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 기판(201)은 실리콘을 함유하는 물질로 이루어질 수 있다. 기판(201)은 실리콘, 단결정 실리콘, 폴리실리콘, 비정질 실리콘, 실리콘저마늄, 단결정 실리콘저마늄, 다결정 실리콘저마늄, 탄소 도핑된 실리콘, 그들의 조합 또는 그들의 다층을 포함할 수 있다. 기판(201)은 저마늄과 같은 다른 반도체물질을 포함할 수도 있다. 기판(201)은 Ⅲ/Ⅴ족 반도체 기판, 예컨대 GaAs과 같은 화합물반도체 기판을 포함할 수도 있다. 기판(201)은 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 포함할 수도 있다. 소자분리층(202)은 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에 의해 형성될 수 있다.An
기판(201)에 게이트 트렌치(gate trench, 205)가 형성될 수 있다. 게이트 트렌치(205)의 표면 상에 게이트 절연층(206)이 형성될 수 있다. 게이트 절연층(206) 상에 게이트 트렌치(205)를 부분적으로 채우는 매립 워드라인(207)이 형성될 수 있다. 매립 워드라인(207) 상에 게이트 캡핑층(208)이 형성될 수 있다. 매립 워드라인(207)의 상부 표면은 기판(201)의 표면보다 낮은 레벨일 수 있다. 매립 워드라인(207)은 저저항 금속 물질(low resistivity metal material)일 수 있다. 매립 워드라인(207)은 티타늄질화물(TiN)과 텅스텐(W)이 차례로 적층될 수 있다. 다른 실시예에서, 매립 워드라인(207)은 티타늄질화물 단독(TiN Only)으로 형성될 수 있다. 매립 워드라인(206)은 '매립 게이트 전극'이라고 지칭될 수 있다. 매립 워드라인(207)은 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 게이트 트렌치(205), 게이트 절연층(206), 매립 워드라인(208) 및 게이트 캡핑층(208)은 매립 워드라인 구조물(BWL)이라고 지칭할 수 있다.A
기판(201)에 제1 및 제2 불순물 영역(209, 210)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 불순물 영역(209, 210)은 게이트 트렌치(205)에 의해 서로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 불순물 영역(209, 210)은 소스/드레인 영역이라고 지칭될 수 있다. 제1 및 제2 불순물 영역(209, 210)은 비소(As) 또는 인(P) 등의 N형 불순물을 포함할 수 있다. 이로써, 매립 워드라인(207), 제1 및 제2 불순물 영역(209, 210)은 셀 트랜지스터를 구성할 수 있다. 셀 트랜지스터는 매립 워드라인(207)에 의해 숏채널효과(short channel effect)를 개선할 수 있다. First and
기판(201) 상에 비트라인 콘택 플러그(212)가 형성될 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(212)는 제1 불순물 영역(209)에 접속될 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(212)는 비트라인 콘택홀(211) 내에 위치할 수 있다. 비트라인 콘택홀(211)은 하드마스크층(204)을 관통하여 기판(201)으로 연장될 수 있다. 하드마스크층(204)은 기판(201) 상에 형성될 수 있다. 하드마스크층(204)은 절연물질을 포함할 수 있다. 비트라인 콘택홀(211)은 제1 불순물 영역(209)을 노출시킬 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(212)의 하부면은 소자분리층(202) 및 활성영역(203)의 상부면보다 낮을 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(212)는 폴리실리콘 또는 금속물질로 형성될 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(212)의 일부는 비트라 인콘택홀(211)의 직경보다 더 작은 선폭을 가질 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(212) 상에 비트라인(213)이 형성될 수 있다. 비트라인(213) 상에 비트라인 하드마스크(214)가 형성될 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(212), 비트라인(213) 및 비트라인 하드마스크(214)의 적층구조물은 비트라인구조물(BL)이라고 지칭할 수 있다. 비트라인(213)은 매립 워드라인(207)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 연장된 라인 형상을 가질 수 있다. 비트라인(213)의 일부는 비트라인 콘택 플러그(212)와 접속될 수 있다. A-A' 방향에서 볼 때, 비트라인(213)과 비트라인 콘택 플러그(212)는 선폭(line width)이 동일할 수 있다. 따라서, 비트라인(213)은 비트라인 콘택 플러그(212)를 커버링하면서 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 비트라인(213)은 텅스텐과 같은 금속물질을 포함할 수 있다. 비트라인 하드마스크(214)는 실리콘질화물과 같은 절연물질을 포함할 수 있다.A bit
비트라인 콘택 플러그(212)의 측벽에 비트라인 콘택 스페이서(BLCS)가 형성될 수 있다. 비트라인 콘택 스페이서(BLCS)는 제1 스페이서(215) 및 갭필 스페이서(215G)를 포함할 수 있다. 비트라인(213)의 측벽에 비트라인 스페이서(BLS)가 형성될 수 있다. 비트라인 스페이서(BLS)는 제1 스페이서(215) 및 제2 스페이서(216)를 포함할 수 있다. 제1 스페이서(215)는 비트라인 콘택 플러그(212)의 양측벽에 형성되도록 연장될 수 있다. 제1 스페이서(215) 및 제2 스페이서(216)는 실리콘질화물을 포함할 수 있다. 제1 스페이서(215)는 약 10Å 이하의 두께일 수 있다. 제1 스페이서(215)는 약 10Å 이하의 극히 얇은 실리콘질화물(Ultra thin silicon nitride)을 포함할 수 있다. 제1 스페이서(215)는 제2 스페이서(216)보다 얇을 수 있다. 예를 들어, 제2 스페이서(216)는 제1 스페이서(215)의 2배 두께일 수 있다.A bit line contact spacer BLCS may be formed on a sidewall of the bit
비트라인 콘택홀(211)은 비트라인 콘택 플러그(212) 및 비트라인 콘택 스페이서(BLCS)로 채워질 수 있다.The bit
이웃하는 비트라인구조물 사이에 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)가 형성될 수 있다. 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)는 제2 불순물영역(210)에 접속될 수 있다. 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)는 하부 플러그(lower plug, 217), 상부 플러그(upper plug, 218) 및 랜딩 패드(landing pad, 220)를 포함할 수 있다. 하부 플러그(217)와 상부 플러그(218)는 듀얼 콘택 플러그라고 지칭할 수 있다. 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)는 상부 플러그(218)와 랜딩 패드(220) 사이의 오믹콘택층(ohmic contact layer, 219)을 더 포함할 수 있다. 오믹콘택층(219)은 금속실리사이드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 플러그(217) 및 상부 플러그(218)는 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 랜딩 패드(220)는 금속질화물, 금속물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. A storage node contact plug (SNC) may be formed between adjacent bit line structures. The storage node contact plug SNC may be connected to the
비트라인구조물과 평행하는 방향에서 볼 때, 이웃하는 스토리지노드 콘택 플러그(SNC) 사이에 플러그 분리층(221)이 형성될 수 있다. 플러그 분리층(221)은 이웃하는 비트라인구조물 사이에 형성될 수 있다. 플러그 분리층들(221)에 의해 이웃하는 스토리지노드 콘택 플러그들(SNC)이 분리될 수 있다. 이웃하는 비트라인구조물 사이에서, 복수의 플러그 분리층(221)과 복수의 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)가 번갈아 교대로 위치할 수 있다.When viewed from a direction parallel to the bit line structure, a
랜딩 패드(220) 상에 메모리 요소(230)가 형성될 수 있다. 메모리 요소(230)는 스토리지노드를 포함하는 캐패시터를 포함할 수 있다. 스토리지노드는 필라 형태(Pillar type)를 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 스토리지노드 상에 유전층 및 플레이트노드가 더 형성될 수 있다. 스토리지노드는 필라형태 외에 실린더형태가 될 수도 있다.A
도 2b를 다시 참조하면, 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)의 하부 플러그(217)는 광폭 플러그(wide plug, 217L) 및 협폭 플러그(narrow plug, 217U)를 포함할 수 있다. 광폭 플러그(217L)와 협폭 플러그(217U)는 동일 물질일 수 있으나, 서로 불연속되는 계면을 가질 수 있다. 즉, 광폭 플러그(217L)와 협폭 플러그(217U)는 서로 다른 공정에 의해 형성될 수 있다. 광폭 플러그(217L)의 선폭(L1)은 협폭 플러그(217U)의 선폭(L2)보다 클 수 있고, 협폭 플러그(217U)의 선폭(L2)은 상부 플러그(218)의 선폭(L3)보다 작을 수 있다. 광폭 플러그(217L)의 선폭(L1)과 상부 플러그(218)의 선폭(L3)은 서로 같을 수 있다. 다른 실시예에서, 상부 플러그(218)의 선폭(L3)은 광폭 플러그(217L)의 선폭(L1)보다 더 클 수 있다.Referring back to FIG. 2B , the
도 2a를 다시 참조하면, 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)의 하부 플러그(217)는 갭필 스페이서(215G)의 내측으로 수평하게 연장될 수 있다. 또한, 하부 플러그(217)는 제2 불순물영역(210)의 내측으로 수평하게 연장될 수 있다.Referring back to FIG. 2A , the
상술한 바에 따르면, 비트라인 콘택 플러그(212)와 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)의 하부 플러그(217) 사이에 제1 스페이서(215) 및 갭필 스페이서(215G)의 이중 스페이서(double spacer)가 위치할 수 있다. 비트라인(213)과 스토리지노드 콘택 플러그(SNC) 사이에 제1 스페이서(215) 및 제2 스페이서(216)의 이중 스페이서가 위치할 수 있다. 제2 스페이서(216)는 제1 스페이서(215)보다 두꺼울 수 있다.As described above, the
제1 스페이서(215) 및 갭필 스페이서(215G)는 실리콘질화물을 포함할 수 있고, 제2 스페이서(216)는 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 비트라인(213)과 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)의 하부 플러그(217) 사이에 N-O(Nitride-Oxide) 구조의 비트라인 스페이서(BLS)가 제공될 수 있고, 비트라인 콘택 플러그(213)와 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)의 하부 플러그(217) 사이에 N-N(Nitride-Nitride) 구조의 비트라인 콘택 스페이서(BLCS)가 제공될 수 있다.The
플러그 분리층(221)은 실리콘질화물 또는 저유전율물질을 포함할 수 있다. 플러그 분리층(221)이 저유전율 물질을 포함하는 경우, 플러그 분리층(221)을 사이에 두고 이웃하는 스토리지노드 콘택 플러그(SNC) 사이의 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있다. The
다른 실시예에서, 제2 스페이서(216)는 에어갭(air gap)으로 대체될 수 있다. In other embodiments, the
도 1 내지 도 2b에 따르면, 본 실시예는 비트라인 스페이서(BLS)에서 차지하는 실리콘질화물, 즉 제1 스페이서(215)의 두께를 얇게 하므로, 기생 캐패시턴스가 증가하는 것을 억제할 수 있다.According to FIGS. 1 to 2B , since the thickness of silicon nitride, that is, the
도 3 내지 도 26은 반도체 장치를 제조하는 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 26는 도 1의 A-A'선 및 B-B'에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 26 are diagrams illustrating an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device. 3 to 26 are cross-sectional views for explaining a manufacturing method taken along lines AA' and BB' of FIG. 1 .
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(11)에 소자분리층(12)이 형성될 수 있다. 소자분리층(12)에 의해 복수의 활성영역(13)이 정의된다. 소자분리층(12)은 STI(shallow trench isolation) 공정에 의해 형성될 수 있다. STI 공정은 다음과 같다. 기판(11)을 식각하여 분리트렌치(isolation trench, 도면부호 생략)를 형성한다. 분리트렌치는 절연물질로 채워지고, 이에 따라 소자분리층(12)이 형성된다. 소자분리층(12)은 실리콘산화물, 실리콘질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 화학기상증착(CVD) 또는 다른 증착공정은 절연물질로 분리트렌치를 채우는데 사용될 수 있다. CMP(chemical-mechanical polishing)와 같은 평탄화 공정(planarization process)이 부가적으로 사용될 수 있다.As shown in FIG. 3 , a
다음으로, 기판(11) 내에 매립 워드라인구조물이 형성될 수 있다. 매립 워드라인구조물은 게이트 트렌치(15), 게이트 트렌치(15)의 바닥면과 측벽을 커버링하는 게이트 절연층(16), 게이트 절연층(16) 상에서 게이트 트렌치(15)를 부분적으로 채우는 매립 워드라인(17), 매립 워드라인(17) 상에 형성된 게이트 캡핑층(18)을 포함할 수 있다. Next, a buried word line structure may be formed in the
매립 워드라인구조물을 형성하는 방법은 다음과 같다.A method of forming the buried word line structure is as follows.
먼저, 기판(11) 내에 게이트 트렌치(15)가 형성될 수 있다. 게이트 트렌치(15)는 활성영역들(13) 및 소자분리층(12)을 횡단하는 라인 형상을 가질 수 있다. 게이트 트렌치(15)는 기판(11) 상에 마스크패턴(도시 생략)을 형성하고, 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용한 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 게이트 트렌치(15)를 형성하기 위해, 식각장벽으로서 하드마스크층(14)이 사용될 수 있다. 하드마스크층(14)은 마스크패턴에 의해 패터닝된 형상일 수 있다. 하드마스크층(14)은 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 하드마스크층(14)은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)를 포함할 수 있다. 게이트 트렌치(15)의 저면은 소자분리층(12)의 저면보다 높은 레벨일 수 있다. First, a
도시하지 않았으나, 소자분리층(12)의 일부를 리세스시켜 게이트 트렌치(15) 아래의 활성영역(13)을 돌출시킬 수 있다. 예를 들어, 도 1의 제2 방향(D2)을 따라 게이트 트렌치(15) 아래의 소자분리층(12)을 선택적으로 리세스시킬 수 있다. 이에 따라, 게이트 트렌치(15) 아래에 핀영역(fin region, 도면부호 생략)이 형성될 수 있다. 핀영역은 채널영역의 일부가 될 수 있다.Although not shown, the
다음으로, 게이트 트렌치(15)의 바닥면 및 측벽들 상에 게이트 절연층(16)이 형성될 수 있다. 게이트 절연층(16)을 형성하기 전에, 게이트 트렌치(15) 표면의 식각손상을 치유할 수 있다. 예컨대, 열산화 처리에 의해 희생산화물을 형성한 후, 희생산화물을 제거할 수 있다.Next, a
게이트 절연층(16)은 열산화 공정(Thermal Oxidation)에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 게이트 트렌치(15)의 바닥 및 측벽들을 산화시켜 게이트 절연층(16)을 형성할 수 있다. The
다른 실시예에서, 게이트 절연층(16)은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 또는 원자층증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 등의 증착법에 의해 형성될 수 있다. 게이트 절연층(16)은 고유전율물질(high-k material), 산화물, 질화물, 산화 질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 고유전율물질은 하프늄함유물질을 포함할 수 있다. 하프늄함유물질은 하프늄산화물, 하프늄실리콘산화물, 하프늄실리콘산화질화물 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 고유전율물질은 란탄산화물, 란탄알루미늄산화물, 지르코늄산화물, 지르코늄실리콘산화물, 지르코늄실리콘산화질화물, 알루미늄산화물 및 그들의 조합을 포함할 수 있다.In another embodiment, the
다른 실시예에서, 게이트 절연층(16)은 라이너폴리실리콘층을 증착한 후, 라이너폴리실리콘층을 라디칼산화시켜 형성할 수 있다.In another embodiment, the
또다른 실시예에서, 게이트 절연층(16)은 라이너실리콘질화물층을 형성한 후, 라이너실리콘질화물층을 라디칼산화시켜 형성할 수도 있다.In another embodiment, the
다음으로, 게이트 절연층(16) 상에 매립 워드라인(17)이 형성될 수 있다. 매립 워드라인(17)을 형성하기 위해, 게이트 트렌치(15)를 채우도록 도전층(도시 생략)을 형성한 후 리세싱 공정을 수행할 수 있다. 리세싱 공정은 에치백(etchback) 공정으로 수행하거나 또는 CMP(Chemical mechanical polishing) 공정 및 에치백공정을 순차적으로 수행할 수 있다. 매립 워드라인(17)은 게이트 트렌치(15)를 부분으로 채우는 리세스된 형상을 가질 수 있다. 즉, 매립 워드라인(17)의 상부 표면은 활성영역(13)의 상부 표면보다 낮은 레벨일 수 있다. 매립 워드라인(17)은 금속, 금속질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 매립 워드라인(17)은 티타늄질화물(TiN), 텅스텐(W) 또는 티타늄질화물/텅스텐(TiN/W) 스택으로 형성될 수 있다. 티타늄질화물/텅스텐(TiN/W) 스택은 티타늄질화물을 컨포멀하게 형성한 후 텅스텐을 이용하여 게이트 트렌치(15)를 부분적으로 채우는 구조일 수 있다. 매립 워드라인(17)으로서 티타늄질화물은 단독으로 사용될 수 있으며, 이를 "TiN Only" 구조의 매립 워드라인(17)이라고 지칭할 수 있다. 매립 워드라인(17)으로서 티타늄질화물/텅스텐(TiN/W) 스택과 폴리실리콘층의 더블 게이트 구조가 사용될 수도 있다.Next, a buried
다음으로, 매립 워드라인(17) 상에 게이트 캡핑층(18)이 형성될 수 있다. 게이트 캡핑층(18)은 절연물질을 포함한다. 매립 워드라인(17) 상에서 게이트 트렌치(15)의 나머지 부분이 게이트 캡핑층(18)으로 채워진다. 게이트 캡핑층(18)은 실리콘질화물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 게이트 캡핑층(18)은 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 게이트 캡핑층(18)은 NON(Nitride-Oxide-Nitride) 구조일 수 있다. 게이트 캡핑층(18)의 상부 표면은 하드마스크층(14)의 상부 표면과 동일 레벨일 수 있다. 이를 위해, 게이트 캡핑층(18) 형성시 CMP 공정이 수행될 수 있다.Next, a
게이트 캡핑층(18) 형성 이후에, 불순물영역들(19, 20)이 형성될 수 있다. 불순물영역들(19, 20)은 임플란트(Implantation) 등의 도핑 공정에 의해 형성될 수 있다. 불순물영역들(19, 20)은 제1 불순물 영역(19) 및 제2 불순물 영역(20)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 불순물 영역(19, 20)은 동일 도전형의 불순물로 도핑될 수 있다. 제1 및 제2 불순 물영역(19, 20)은 동일 깊이를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 불순물 영역(19)은 제2 불순물 영역(20)보다 더 깊을 수 있다. 제1 및 제2 불순 물영역(19, 20)은 소스/드레인영역이라고 지칭될 수 있다. 제1 불순물 영역(19)은 비트라인 콘택 플러그가 접속될 영역일 수 있고, 제2 불순물 영역(20)은 각각 스토리지노드 콘택 플러그가 접속될 영역일 수 있다. 제1 불순 물영역(19)과 제2 불순물 영역(20)은 서로 다른 활성영역(13)에 위치할 수 있다. 또한, 제1 불순물 영역(19)과 제2 불순 물영역(20)은 게이트 트렌치들(15)에 의해 서로 이격되어 각각의 활성영역들(13)에 위치할 수도 있다.After forming the
매립 워드라인(17), 제1 및 제2 불순 물영역(19, 20)에 의해 메모리 셀의 셀트랜지스터가 형성될 수 있다.A cell transistor of a memory cell may be formed by the buried
도 4에 도시된 바와 같이, 비트라인 콘택홀(21)이 형성될 수 있다. 비트라인 콘택홀(21)을 형성하기 위해 콘택마스크(도시 생략)을 이용하여 하드마스크층(14)을 식각할 수 있다. 비트라인 콘택홀(21)은 평면상으로 볼 때 써클 형상 또는 타원 형상을 가질 수 있다. 비트라인 콘택홀(21)에 의해 기판(11)의 일부분이 노출될 수 있다. 비트라인 콘택홀(21)은 일정 선폭으로 제어된 직경을 가질 수 있다. 비트라인 콘택홀(21)은 활성영역(13)의 일부분을 노출시키는 형태가 될 수 있다. 예컨대, 비트라인 콘택홀(21)에 의해 제1 불순물 영역(19)이 노출된다. 비트라인 콘택홀(21)은 활성영역(13)의 단축의 폭보다 더 큰 직경을 갖는다. 따라서, 비트라인 콘택홀(21)을 형성하기 위한 식각 공정에서 제1 불순물 영역(19), 소자분리층(12) 및 게이트 캡핑층(18)의 일부가 식각될 수 있다. 즉, 비트라인 콘택홀(21) 아래의 게이트 캡핑층(18), 제1 불순물 영역(19) 및 소자분리층(12)이 일정 깊이 리세스될 수 있다. 이에 따라, 비트라인 콘택홀(21)의 저부를 기판(11) 내부로 확장시킬 수 있다. 비트라인 콘택홀(21)이 확장됨에 따라, 제1 불순물 영역(19)의 표면이 리세스될 수 있고, 제1 불순물 영역(19)의 표면은 활성영역(13)의 표면보다 낮은 레벨이 될 수 있다.As shown in FIG. 4 , a bit
도 5에 도시된 바와 같이, 예비 플러그(Pre-plug, 22A)가 형성된다. 예비 플러그(22A)는 선택적에피택셜성장(selectively epitaxial growth, SEG)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 예비 플러그(22A)는 인(phosphorous)이 도핑된 에피택셜층, 예를 들어 SEG SiP을 포함할 수 있다. 이와 같이, 선택적에피택셜성장에 의해 보이드없이 예비 플러그(22A)를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 예비 플러그(22A)는 폴리실리콘층 증착 및 CMP 공정에 의해 형성될 수 있다. 예비 플러그(22A)는 비트라인 콘택홀(21)을 채울 수 있다. 예비 플러그(22A)의 상부 표면은 하드마스크층(14)의 상부 표면과 동일 레벨일 수 있다.As shown in FIG. 5, a pre-plug 22A is formed. The
도 6에 도시된 바와 같이, 비트라인 도전층(23A)과 비트라인 하드마스크층(24A)이 적층될 수 있다. 예비 플러그(22A) 및 하드마스크층(14) 상에 비트라인 도전층(23A)과 비트라인 하드마스크층(24A)을 순차적으로 적층할 수 있다. 비트라인 도전층(23A)은 금속함유물질을 포함한다. 비트라인 도전층(23A)은 금속, 금속질화물, 금속실리사이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 비트라인도전층(23A)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 비트라인 도전층(23A)은 티타늄질화물과 텅스텐의 적층(TiN/W)을 포함할 수 있다. 이때, 티타늄질화물은 배리어의 역할을 수행할 수 있다. 비트라인 하드마스크층(24A)은 비트라인도전층(23A) 및 예비 플러그(22A)에 대해 식각선택비를 갖는 절연물질로 형성될 수 있다. 비트라인 하드마스크층(24A)은 실리콘산화물 또는 실리콘질화물을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 비트라인 하드마스크층(24A)은 실리콘질화물로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 6 , a bit line
도 7에 도시된 바와 같이, 비트라인(23)과 비트라인 콘택 플러그(22)가 형성될 수 있다. 비트라인(23)과 비트라인 콘택 플러그(22)는 비트라인 마스크층(도시 생략)을 이용한 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.As shown in FIG. 7 , a
비트라인 마스크층을 식각장벽으로 하여 비트라인 하드마스크층(24A) 및 비트라인 도전층(23A)을 식각한다. 이에 따라, 비트라인(23) 및 비트라인하드마스크(24)가 형성될 수 있다. 비트라인(23)은 비트라인 도전층(23A)의 식각에 의해 형성될 수 있다. 비트라인 하드마스크(24)는 비트라인 하드마스크층(24A)의 식각에 의해 형성될 수 있다.The bit line
연속해서, 비트라인(23)과 동일한 선폭으로, 예비 플러그(22A)를 식각할 수 있다. 이에 따라 비트라인 콘택 플러그(22)가 형성될 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(22)는 제1 불순물 영역(19) 상에 형성될 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(22)는 제1 불순물 영역(19)과 비트라인(23)을 상호 접속시킬 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(22)는 비트라인 콘택홀(21) 내에 형성될 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(22)의 선폭은 비트라인 콘택홀(21)의 직경보다 작다. 따라서, 비트라인 콘택 플러그(22)의 양측에 갭(gap, 25)이 정의될 수 있다.Subsequently, the
상술한 바와 같이, 비트라인 콘택 플러그(22)가 형성되므로써 비트라인 콘택홀(21) 내에 갭(25)이 형성된다. 이는 비트라인 콘택 플러그(22)가 비트라인 콘택홀(21)의 직경보다 더 작게 식각되어 형성되기 때문이다. 갭(25)은 비트라인 콘택 플러그(22)를 에워싸는 서라운딩 형상이 아니라, 비트라인 콘택 플러그(22)의 양측벽에 독립적으로 형성된다. 결국, 비트라인 콘택홀(21) 내에는 하나의 비트라인 콘택 플러그(22)와 한 쌍의 갭(25)이 위치하며, 한 쌍의 갭(25)은 비트라인 콘택 플러그(22)에 의해 분리된다. 갭(25)의 저면은 소자분리층(12)의 내부로 확장될 수 있다. 갭(25)의 저면은 제1 불순물 영역(19)의 리세스된 상부 표면보다 낮은 레벨일 수도 있다.As described above, the
비트라인 콘택 플러그(22), 비트라인(23) 및 비트라인 하드마스크(24)의 순서로 적층된 구조물은, 비트라인구조물이라고 지칭될 수 있다. 탑뷰로 볼 때, 즉, 도 1에서 참조한 바와 같이, 비트라인구조물(BL)은 어느 한 방향(D1)을 따라 길게 연장된 라인 형상의 패턴구조물일 수 있다.A structure in which the bit
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 스페이서층(26A)이 형성될 수 있다. 제1 스페이서층(26A)은 실리콘질화물을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8 , a
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 스페이서층(26A) 상부에 버퍼층(27A) 및 갭필물질층(28A)이 순차적으로 형성될 수 있다. 버퍼층(27A)은 제1 스페이서층(26A) 상에서 비트라인하드마스크(24)의 상단부 및 상단부 측벽들을 커버링할 수 있다. 버퍼층(27A)은 오버행(Overhang) 형상을 갖고 비-컨포멀(non-conformal)하게 형성될 수 있고, 이에 따라 비트라인(23)의 양측벽에 위치하지 않을 수 있다. 버퍼층(27A)은 실리콘산화물을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 9 , a
갭필물질층(28A)은 갭(25)을 채울 수 있다. 갭필물질층(28A)과 제1 스페이서층(26A)은 동일 물질일 수 있으나, 갭필물질층(28A)은 제1 스페이서층(26A)보다 두꺼울 수 있다. 갭필물질층(28A)은 실리콘질화물을 포함할 수 있다.The gap
도 10에 도시된 바와 같이, 갭(25)을 채우는 갭필 스페이서(28)가 형성될 수 있다. 갭필 스페이서(28)를 형성하기 위해 갭필물질층(28A)의 트리밍(trimming) 공정이 수행될 수 있다. 갭필물질층(28A)의 트리밍 공정은 에치백 공정에 의해 수행될 수 있고, 버퍼층(27A)에 의해 제1 스페이서층(26A)의 상단부 측벽이 보호될 수 있다.As shown in FIG. 10 , a
갭필 스페이서(28)를 형성한 후에, 버퍼층(27A)이 제거될 수 있다.After forming the
갭필 스페이서(28)의 상부면은 비트라인 콘택 플러그(22)의 상부면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 갭필 스페이서(28)의 상부면과 비트라인 콘택 플러그(22)의 상부면은 동일 레벨에 위치할 수 있다. An upper surface of the gap fill
갭(25)은 제1 스페이서층(26A) 및 갭필 스페이서(28)의 이중층으로 채워질 수 있다. 갭필 스페이서(28)는 절연성 플러그 또는 플러깅 스페이서라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 갭필 스페이서(28)는 실리콘산화물 또는 저유전율 물질로 형성될 수도 있다.The
갭필 스페이서(28)가 형성 된 이후에, 이웃하는 비트라인(23) 사이에 라인형 오프닝(LO)이 정의될 수 있다. 비트라인(23) 및 비트라인 하드마스크(24)의 양측벽에 제1 스페이서층(26A)의 싱글층(single layer)이 잔류할 수 있다. 비트라인 콘택 플러그(22)의 양측벽에는 제1 스페이서층(26A)과 갭필 스페이서(28)의 이중층(bi-layer)이 잔류할 수 있다.After the gap-
도 11에 도시된 바와 같이, 갭필 스페이서(28) 및 제1 스페이서층(26A) 상에 희생 스페이서층(29A)이 형성될 수 있다. 희생 스페이서층(29A)과 제1 스페이서층(26A)은 동일 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 희생 스페이서층(29A)은 실리콘질화물을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 11 , a
도 12에 도시된 바와 같이, 희생 스페이서층(29A) 상에 희생층(30A)이 형성될 수 있다. 희생층(30A)은 비트라인구조물 사이를 채울 수 있고, SOD(Spin On Dielectric)와 같은 실리콘산화물을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 12 , a
후속하여, 비트라인 하드마스크(24)의 상부면이 노출되도록 희생층(30A) 및 희생 스페이서층(29A)이 평탄화될 수 있다. 희생층(30A)을 평탄화한 후에, 희생 스페이서(29)는 비트라인 구조물들 사이에 위치할 수 있다.Subsequently, the
희생층(30A)의 평탄화 공정 이후에, 제1 스페이서층(26A)의 일부분이 평탄화되어 제1 스페이서(26)가 형성될 수 있다.After the planarization process of the
도 13에 도시된 바와 같이, 희생층(30A)에 홀형 오프닝들(hole-shape opening, 31)이 형성될 수 있다. 홀형 오프닝들(31)은 희생층(30A)의 식각에 의해 형성될 수 있다. 비트라인(23)의 연장 방향에서, 즉, 이웃하는 비트라인구조물들 사이에서 홀형 오프닝들(31)과 희생층들(30A)이 교대로 번갈아 형성될 수 있다. 홀형 오프닝들(31)은 탑뷰로 볼 때, 사각형 형태의 홀 형상을 가질 수 있다.As shown in FIG. 13 , hole-shaped
도 14에 도시된 바와 같이, 홀형 오프닝들(31)을 채우는 플러그 분리층(plug isolation layer, 32A)이 형성될 수 있다. 플러그 분리층들(32A)은 실리콘질화물 또는 저유전율 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 플러그 분리층들(32A)은 보론 함유 실리콘질화물을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 14 , a
도 15에 도시된 바와 같이, 희생층들(30A)을 제거할 수 있다. 이에 따라, 플러그 분리층들(32A) 사이에 복수의 초기 콘택 오프닝(initial contact opening, 33A)이 형성될 수 있다. 초기 콘택 오프닝들(33A)은 비트라인구조물들 사이의 희생 스페이서(29) 내에 형성될 수 있다. 초기 콘택 오프닝들(33A)은 제1 선폭(W1)을 가질 수 있다. 초기 콘택 오프닝들(33A)은 탑뷰로 볼 때, 정사각형 또는 직사각형과 같은 사각형 형태의 홀 형상을 가질 수 있다. As shown in FIG. 15 , the
도 16에 도시된 바와 같이, 희생 스페이서(29) 및 플러그 분리층들(32A)을 트리밍(trimming)할 수 있다. 희생 스페이서(29) 및 플러그 분리층들(32A)의 트리밍은 에치백 공정에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 트리밍 공정에 의해, 콘택 오프닝(33)이 형성될 수 있다. 콘택 오프닝(33)은 제2 선폭(W2)을 가질 수 있다. 콘택 오프닝(33)은 초기 콘택 오프닝(33A)의 확장에 의해 얻어질 수 있다.As shown in FIG. 16 , the
비트라인구조물들 사이에서 희생 스페이서(29)가 모두 제거될 수 있고, 콘택 오프닝들(33) 아래의 희생 스페이서(29)가 리세스될 수 있다. 다른 실시예에서, 콘택 오프닝들(33) 아래에서 희생 스페이서(29)가 모두 제거될 수도 있다.All of the
도 17에 도시된 바와 같이, 콘택 오프닝들(33) 상에 금속성 희생물질층(34A)이 형성될 수 있다. 금속성 희생물질층(34A)은 컨포멀하게 형성될 수 있다. 금속성 희생물질층(34A)은 티타늄질화물을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 17 , a metallic
도 18에 도시된 바와 같이, 금속성 희생 스페이서(metallic sacrificial spacer, 34)가 형성될 수 있다. 금속성 희생 스페이서(34)를 형성하기 위해, 금속성 희생물질층(34A)을 식각할 수 있다.As shown in FIG. 18 , a metallic
금속성 희생 스페이서(34)는 콘택 오프닝(33)의 측벽을 서라운딩하는 형상일 수 있다. 금속성 희생 스페이서(34)의 상부면은 비트라인 하드마스크(24)의 상부면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 금속성 희생 스페이서(34)는 제1 스페이서(26)보다 두꺼울 수 있다.The metallic
도 19에 도시된 바와 같이, 콘택 오프닝(33) 아래의 하부 물질들을 식각할 수 있다. 콘택 오프닝들(33)에 자기-정렬되도록 하부 물질들을 식각할 수 있다. 이에 따라, 비트라인구조물들 사이에서 활성영역(13)의 일부분을 노출시키는 복수의 리세스 영역들(35)이 형성될 수 있다. 리세스 영역들(35)을 형성하기 위해 이방성 식각 또는 이방성 식각과 등방성 식각의 조합을 이용할 수 있다. 예를 들어, 비트라인구조물들 사이에서 콘택 오프닝들(33)을 통해 노출되는 구조물들 중 제1 스페이서(26), 하드마스크층(14), 갭필 스페이서(28)를 순차적으로 이방성 식각하고, 이후 노출되는 활성영역(13)의 일부분을 등방성 식각할 수 있다. 리세스 영역들(32)에 의해 활성영역(13)의 일부분들 및 갭필 스페이서(28)가 노출될 수 있다.As shown in FIG. 19 , lower materials under the
리세스 영역들(35)은 기판(11) 내부로 확장될 수 있다. 리세 스영역들(35)을 형성하는 동안에, 소자분리층(12) 및 제2 불순물 영역(20)이 일정 깊이 리세스될 수 있다. 리세스 영역들(35)의 바닥면은 비트라인 콘택 플러그(22)의 상부 표면보다 낮은 레벨일 수 있다. 리세스영역들(35)의 바닥면은 비트라인 콘택 플러그(22)의 바닥면보다 높은 레벨일 수 있다. 콘택 오프닝들(33)과 리세스 영역들(35)은 상호 연결될 수 있다. 콘택 오프닝들(33)과 리세스 영역들(35)의 수직 구조는 '스토리지노드콘택홀'이라고 지칭될 수 있다.The recessed
리세스 영역들(35)을 형성한 후에, 비트라인구조물의 측벽에는 제1 스페이서(26) 및 금속성 희생 스페이서(34)의 이중층이 잔류할 수 있고, 플러그 분리층들(32)의 측벽에는 금속성 희생 스페이서(34)의 싱글층이 잔류할 수 있다. After forming the
도 20에 도시된 바와 같이, 금속성 희생 스페이서(34) 상부에 하부 플러그층들(36A)이 형성될 수 있다. 하부 플러그층들(36A)은 리세스 영역들(35)을 완전히 채울 수 있고, 콘택 오프닝들(33)을 부분적으로 채울 수 있다. 하부 플러그층들(36A)은 제2 불순물 영역(20)과 접촉할 수 있다. 하부 플러그층들(36A)은 비트라인구조물과 이웃할 수 있다. 탑뷰로 볼 때, 복수의 비트라인구조물 사이에 복수의 하부 플러그층(36A)이 위치할 수 있다. 비트라인(23)에 평행하는 방향에서, 이웃하는 비트라인구조믈들 사이에 복수의 하부 플러그층(36A)과 복수의 플러그 분리층(32)이 교대로 번갈아 위치할 수 있다.As shown in FIG. 20 ,
하부 플러그층들(36A)은 실리콘함유물질을 포함할 수 있다. 하부 플러그층들(36A)은 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 폴리실리콘은 불순물이 도핑될 수 있다. 하부 플러그층들(36A)은 제2 불순물 영역(20)과 접속된다. 하부 플러그층들(36A)의 상부 표면은 비트라인(23)의 상부 표면보다 높을 수 있다. 하부 플러그층들(36A)을 형성하기 위해 콘택 오프닝(33) 및 리세스 영역(35)을 채우도록 폴리실리콘을 증착한 후 평탄화 및 에치백 공정이 순차적으로 수행될 수 있다. The
도 21에 도시된 바와 같이, 금속성 희생 스페이서(34)를 제거할 수 있다. 이에 따라, 하부 플러그층(36A)과 비트라인(35) 사이에서 금속성 희생 스페이서(34)가 제거될 수 있고, 또한, 플러그 분리층들(32)과 하부 플러그층들(36A) 사이에서 금속성 희생 스페이서(34)가 제거될 수 있다.As shown in FIG. 21 , the metallic
금속성 희생 스페이서(34)가 제거된 공간은 '에어갭(36G)'이라고 약칭할 수 있다.A space where the sacrificial
도 22에 도시된 바와 같이, 에어갭(36G)을 채우는 제2 스페이서층(37A)이 형성될 수 있다. 제2 스페이서층(37A)은 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 제2 스페이서층(37A)은 하부 플러그층(36A)의 일부분들이 선택적으로 산화되어 형성될 수 있다. 제2 스페이서층(27A)은 제1 스페이서층(26A) 및 플러그 분리층들(32)의 일부분들이 산화되어 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 22 , a
제2 스페이서층(37A)을 형성하기 위한 산화 공정은 라디칼산화 또는/및 건식산화를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스페이서층(37A)을 형성하기 위해 라디칼산화(radical oxidation)를 먼저 수행한 후, 연속하여 건식산화(dry oxidation)를 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 스페이서층(37A)을 형성하기 위해, 저온 산화물(Ultra low temperature oxide, ULTO)을 얇게 증착한 후에 건식산화를 실시할 수도 있다.An oxidation process for forming the
제2 스페이서층(37A)을 형성하는 동안에, 하부 플러그층들(36A)의 일부분들(36B)이 손실되어 산화될 수 있다. 하부 플러그층들(36A)은 도면부호 36과 같이 잔류할 수 있고, 이하 '하부 플러그들(36)'라고 약칭하기로 한다.During the formation of the
도 23에 도시된 바와 같이, 제2 스페이서(37)가 형성될 수 있다. 제2 스페이서(37)는 제2 스페이서층(37A)의 선택적인 식각에 의해 형성될 수 있다. 제2 스페이서(37)의 상부면은 하부 플러그들(36)의 상부면과 동일 레벨에 위치할 수 있다.As shown in FIG. 23 , a
제2 스페이서(37)는 제1 스페이서(26)를 사이에 두고 하부 플러그(36)와 비트라인(23) 사이에 위치할 수 있고, 또한, 플러그 분리층(32)과 하부 플러그(36) 사이에 위치할 수 있다.The
도 24에 도시된 바와 같이, 상부 플러그(38)가 형성될 수 있다. 하부 플러그(36)와 상부 플러그(38)는 동일 물질일 수 있다. 상부 플러그(38)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상부 플러그(38)의 선폭은 하부 플러그(36)의 선폭보다 클 수 있다. 상부 플러그(38)는 폴리실리콘의 증착 및 에치백 공정에 의해 형성될 수 있다. As shown in FIG. 24, an
도 25에 도시된 바와 같이, 상부 플러그(38) 상에 콘택 스페이서(39)가 형성될 수 있다. 콘택 스페이서(39)는 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 콘택 스페이서(39)를 형성하기 위해 실리콘산화물의 증착 및 에치백 공정이 수행될 수 있다. 콘택 스페이서(39)에 의해 상부 플러그(38)의 상부 표면들이 부분적으로 노출될 수 있다. 콘택 스페이서(39)는 상부 플러그(38) 상에서 플러그분리층(32)의 측벽에 형성될 수 있다. 또한, 콘택 스페이서(39)는 상부 플러그(38) 상에서 제1 스페이서(26) 상에 형성될 수 있다.As shown in FIG. 25 , a
도 26에 도시된 바와 같이, 상부 플러그(38) 상에 오믹콘택층(40)이 형성될 수 있다. 오믹콘택층(40)은 금속실리사이드를 포함할 수 있다. 오믹콘택층(40)을 형성하기 위해 실리사이드화금속층(Silicidable metal layer)의 증착 및 어닐링(annealing)이 수행된다. 이에 따라, 실리사이드화금속층과 상부 플러그(38)가 접하는 계면에서 실리사이드화반응(Silicidation)이 발생하여, 금속실리사이드층(Metal silicide layer)이 형성된다. 오믹콘택층(40)은 코발트실리사이드를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 오믹콘택층(40)은 'CoSi2상'의 코발트실리사이드를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 26 , an
오믹콘택층(40)으로서 CoSi2 상(phase)의 코발트실리사이드를 형성하면, 콘택저항을 개선시킴과 동시에 저저항의 코발트실리사이드를 형성할 수 있다.When cobalt silicide of the CoSi 2 phase is formed as the
오믹콘택층(40) 상에 랜딩 패드(landing pad, 41)가 형성될 수 있다. 랜딩 패드(41)를 형성하기 위해 금속함유층(미도시)의 증착 및 식각이 수행될 수 있다. 랜딩 패드(41)는 금속을 포함할 수 있다. 랜딩 패드(41)는 텅스텐을 함유하는 물질을 포함할 수 있다. 랜딩 패드(41)는 텅스텐층 또는 텅스텐화합물을 포함할 수 있다. 랜딩 패드(41)는 티타늄질화물 라이너층과 텅스텐층의 적층 구조일 수도 있다. 랜딩 패드(41)의 상단부는 비트라인 하드마스크(24)의 상부면을 오버랩하도록 연장될 수 있다.A
하부 플러그(36), 상부 플러그(38), 오믹콘택층(39) 및 랜딩 패드(41)는 스토리지노드 콘택 플러그(SNC)를 구성할 수 있다.The
상술한 바에 따르면, 비트라인 콘택 플러그(22)와 하부 플러그(36) 사이에 제1 스페이서(26) 및 갭필 스페이서(28)가 위치할 수 있다. 비트라인(23)과 하부 플러그(36) 사이에 제1 스페이서(26) 및 제2 스페이서(37)가 위치할 수 있다. 제1 스페이서(26)는 실리콘질화물을 포함하고, 제2 스페이서(37)는 실리콘산화물을 포함하므로, 비트라인(23)과 하부 플러그(36) 사이에 N-O(Nitride-Oxide) 구조의 스페이서구조물이 형성될 수 있다. 제2 스페이서(37)는 제1 스페이서(26)보다 두꺼울 수 있다.As described above, the
상부 플러그(38)와 비트라인 하드마스크(24) 사이에는 제1 스페이서(26)가 위치할 수 있다. A
도 27 내지 도 32는 다른 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 27 내지 도 32는 도 3 내지 도 26에 도시된 방법과 유사하게 진행될 수 있다.27 to 32 are views for explaining a manufacturing method according to another embodiment. Hereinafter, FIGS. 27 to 32 may proceed similarly to the method shown in FIGS. 3 to 26 .
먼저, 도 3 내지 도 15에서 참조한 바와 같이, 플러그 분리층들(32A) 사이에 복수의 초기 콘택 오프닝(33A)이 형성될 수 있다. 초기 콘택 오프닝(33A)은 비트라인구조물들 사이의 희생 스페이서(29) 내에 형성될 수 있다. 초기 콘택 오프닝들(33A)은 탑뷰로 볼 때, 사각형 형태의 홀 형상을 가질 수 있다.First, as illustrated in FIGS. 3 to 15 , a plurality of
다음으로, 도 27에 도시된 바와 같이, 초기 콘택 오프닝(33A) 아래의 하부 물질들을 식각할 수 있다. 초기 콘택 오프닝들(33A)에 자기-정렬되도록 하부 물질들을 식각할 수 있다. 이에 따라, 비트라인구조물들 사이에서 활성영역(13)의 일부분을 노출시키는 복수의 리세스 영역들(35)이 형성될 수 있다. 리세스 영역들(35)을 형성하기 위해 이방성 식각 또는 이방성식각과 등방성 식각의 조합을 이용할 수 있다. 예를 들어, 비트라인구조물들 사이에서 초기 콘택 오프닝들(33A)을 통해 노출되는 구조물들 중 제1 스페이서(26), 하드마스크층(14), 갭필 스페이서(28) 및 희생 스페이서(29)를 이방성식각하고, 이후 노출되는 활성영역(13)의 일부분을 등방성식각할 수 있다. 리세스 영역들(35)에 의해 활성영역(13)의 일부분들 및 갭필 스페이서(28)가 노출될 수 있다.Next, as shown in FIG. 27 , lower materials under the
리세스 영역들(35)은 기판(11) 내부로 확장될 수 있다. 리세스 영역들(35)을 형성하는 동안에, 소자분리층(12) 및 제2 불순물 영역(20)이 일정 깊이 리세스될 수 있다. 리세스 영역들(35)의 바닥면은 비트라인 콘택 플러그(22)의 상부 표면보다 낮은 레벨일 수 있다. 리세스 영역들(35)의 바닥면은 비트라인 콘택 플러그(22)의 바닥면보다 높은 레벨일 수 있다. 콘택 오프닝들(33A)과 리세스 영역들(35)은 상호 연결될 수 있다. 콘택 오프닝들(33A)과 리세스영역들(35)의 수직 구조는 '스토리지노드콘택홀'이라고 지칭될 수 있다.The recessed
도 28에 도시된 바와 같이, 하부 플러그(51)가 형성될 수 있다. 하부 플러그(51)는 리세스 영역들(35)을 완전히 채울 수 있고, 콘택 오프닝(33A)을 부분적으로 채울 수 있다. 하부 플러그(51)는 제2 불순물 영역(20)과 접촉할 수 있다. 하부 플러그(51)는 비트라인구조물과 이웃할 수 있다. 탑뷰로 볼 때, 복수의 비트라인구조물 사이에 복수의 하부 플러그(51)가 위치할 수 있다. 비트라인(23)에 평행하는 방향에서, 이웃하는 비트라인구조믈들 사이에 복수의 하부 플러그(51)와 복수의 플러그 분리층(32A)이 교대로 번갈아 위치할 수 있다.As shown in FIG. 28 , a
하부 플러그(51)는 실리콘함유물질을 포함할 수 있다. 하부 플러그(51)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 폴리실리콘은 불순물이 도핑될 수 있다. 하부 플러그(51)는 제2 불순물 영역(20)과 접속된다. 하부 플러그(51)의 상부 표면은 비트라인(23)의 상부 표면보다 낮을 수 있다. 하부 플러그(51)를 형성하기 위해 콘택 오프닝(33) 및 리세스 영역(35)을 채우도록 폴리실리콘을 증착한 후 평탄화 및 에치백 공정이 순차적으로 수행될 수 있다. The
도 29에 도시된 바와 같이, 희생 스페이서(29) 및 플러그 분리층들(32A)을 트리밍할 수 있다. 희생 스페이서(29) 및 플러그 분리층들(32A)의 트리밍은 에치백 공정에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 트리밍 공정에 의해, 콘택 오프닝(33)이 형성될 수 있다. 콘택 오프닝(33)은 초기 콘택 오프닝(33A)의 확장에 의해 얻어질 수 있다.As shown in FIG. 29 , the
A-A' 방향에서는 하부 플러그들(51)의 상부 측벽에 희생 스페이서(29)가 일부 잔류할 수 있다. B-B' 방향에서 플러그 분리층들은 도면부호 '32'와 같이 트리밍될 수 있다.In the A-A' direction, some of the
도 30에 도시된 바와 같이, 제2 스페이서층(52A)이 형성될 수 있다. 제2 스페이서층(52A)은 실리콘산화물의 증착 공정 및 에치백 공정에 의해 형성될 수 있다.As shown in FIG. 30 , a second spacer layer 52A may be formed. The second spacer layer 52A may be formed by a silicon oxide deposition process and an etch-back process.
도 31에 도시된 바와 같이, 제2 스페이서층(52A) 및 하부 플러그(51) 상에 중간 플러그(middle plug, 53)가 형성될 수 있다. 중간 플러그(53)는 실리콘함유물질을 포함할 수 있다. 중간 플러그(53)는 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 폴리실리콘은 불순물이 도핑될 수 있다. 중간 플러그(53)는 하부 플러그(51) 상에 형성될 수 있다. 중간 플러그(53)의 상부 표면은 비트라인(23)의 상부 표면보다 높을 수 있다. 중간 플러그(53)를 형성하기 위해 콘택 오프닝(33)의 나머지 부분을 채우도록 폴리실리콘을 증착한 후 평탄화 및 에치백 공정이 순차적으로 수행될 수 있다. As shown in FIG. 31 , a
다음으로, 제2 스페이서(52)가 형성될 수 있다. 제2 스페이서(52)는 제2 스페이서층(52A)의 선택적인 식각에 의해 형성될 수 있다. 제2 스페이서(52)의 상부면은 중간 플러그(53)의 상부면과 동일 레벨에 위치할 수 있다.Next, a
제2 스페이서(52)는 제1 스페이서(26)를 사이에 두고 중간 플러그(53)와 비트라인(23) 사이에 위치할 수 있고, 또한, 플러그 분리층(32)과 중간 플러그(53) 사이에 위치할 수 있다.The
도 32에 도시된 바와 같이, 상부 플러그(54)가 형성될 수 있다. 상부 플러그(54)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상부 플러그(54)의 선폭은 하부 플러그(51) 및 중간 플러그(53)의 선폭보다 클 수 있다. As shown in FIG. 32, an
후속하여 도 25 및 도 26에서 참조한 바와 같이, 콘택 스페이서(40) 및 랜딩패드(41)가 형성될 수 있다.Subsequently, as referred to in FIGS. 25 and 26 ,
도 33 내지 도 42는 다른 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 33 내지 도 42는 도 3 내지 도 26에 도시된 방법과 유사하게 진행될 수 있다.33 to 42 are views for explaining a manufacturing method according to another embodiment. Hereinafter, FIGS. 33 to 42 may proceed similarly to the method shown in FIGS. 3 to 26 .
도 10 이후에, 도 33에 도시된 바와 같이, 제1 스페이서층(26A) 상에 금속성 물질층(61A)이 형성될 수 있다. 금속성 물질층(61A)은 컨포멀하게 형성될 수 있다. 금속성 물질층(61A)은 티타늄질화물을 포함할 수 있다.After FIG. 10 , as shown in FIG. 33 , a
도 34에 도시된 바와 같이, 금속성 스페이서(Metallic spacer, 61)가 형성될 수 있다. 금속성 스페이서(61)를 형성하기 위해, 금속성물질층(61A)을 식각할 수 있다.As shown in FIG. 34 , a
도 35에 도시된 바와 같이, 금속성 스페이서(61) 상에 절연성 라이너층(62A)이 형성될 수 있다. 절연성 라이너층(62A)은 실리콘질화물을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 35 , an insulating
후속하여, 절연성 라이너층(62A) 상에 도 12 내지 도 15에서 참조한 바와 같은 일련의 공정들을 진행할 수 있다. 이에 따라, 도 36에 도시된 바와 같이, 플러그 분리층들(32A) 사이에 복수의 초기 콘택 오프닝(33A)이 형성될 수 있다. 초기 콘택 오프닝(33A)은 비트라인구조물들 사이에 위치할 수 있다. 초기 콘택 오프닝들(33A)은 제1 선폭(W1)을 가질 수 있다. 초기 콘택 오프닝들(33A)은 탑뷰로 볼 때, 사각형 형태의 홀 형상을 가질 수 있다.Subsequently, a series of processes as referred to in FIGS. 12 to 15 may be performed on the insulating
도 37에 도시된 바와 같이, 절연성 라이너층(62A) 및 플러그 분리층들(32A)을 트리밍할 수 있다. 절연성 라이너층(62A) 및 플러그 분리층들(32A)의 트리밍은 에치백 공정에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 트리밍 공정에 의해, 콘택 오프닝(33)이 형성될 수 있다. 콘택 오프닝(33)은 제2 선폭(W2)을 가질 수 있다. 콘택 오프닝(33)은 초기 콘택 오프닝(33A)의 확장에 의해 얻어질 수 있다.As shown in FIG. 37 , the insulating
비트라인구조물들 사이에서 절연성 라이너층(62A)이 모두 제거될 수 있고, 콘택 오프닝들(33) 아래의 절연성 라이너층(62A)이 리세스될 수 있다. 절연성 라이너층(62A)이 제거된 이후에, 비트라인(23)의 양측벽에 금속성 스페이서(61)가 잔류할 수 있다. 트리밍된 플러그 분리층들(32) 아래에 절연성 라이너 패턴(62)이 잔류할 수 있다.All of the insulating
도 38에 도시된 바와 같이, 콘택 오프닝(33) 아래의 하부 물질들을 식각할 수 있다. 금속성 스페이서(61) 및 플러그 분리층(32)에 자기-정렬되도록 하부 물질들을 식각할 수 있다. 이에 따라, 비트라인구조물들 사이에서 활성영역(13)의 일부분을 노출시키는 복수의 리세스 영역들(35)이 형성될 수 있다. 리세스 영역들(35)을 형성하기 위해 이방성 식각 또는 이방성식각과 등방성 식각의 조합을 이용할 수 있다. 예를 들어, 비트라인구조물들 사이에서 콘택 오프닝들(33)을 통해 노출되는 구조물들 중 제1 스페이서층(26A), 하드마스크층(14), 갭필 스페이서(28)를 순차적으로 이방성 식각하고, 이후 노출되는 활성영역(13)의 일부분을 등방성 식각할 수 있다. 리세스 영역들(32)에 의해 활성영역(13)의 일부분들 및 갭필 스페이서(28)가 노출될 수 있다.As shown in FIG. 38 , lower materials under the
리세스 영역들(35)은 기판(11) 내부로 확장될 수 있다. 리세스 영역들(35)을 형성하는 동안에, 소자분리층(12) 및 제2 불순물 영역(20)이 일정 깊이 리세스될 수 있다. 리세스 영역들(35)의 바닥면은 비트라인 콘택 플러그(22)의 상부 표면보다 낮은 레벨일 수 있다. 리세스 영역들(35)의 바닥면은 비트라인 콘택 플러그(22)의 바닥면보다 높은 레벨일 수 있다. 콘택 오프닝들(33)과 리세스영역들(35)은 상호 연결될 수 있다. 콘택 오프닝들(33)과 리세스 영역들(35)의 수직 구조는 '스토리지노드콘택홀'이라고 지칭될 수 있다.The recessed
리세스 영역들(35)을 형성한 후에, 비트라인구조물의 측벽에는 제1 스페이서(26) 및 금속성 스페이서(61)의 이중층이 잔류할 수 있다. 플러그 분리층(32)의 측벽에는 금속성 스페이서(61)가 잔류하지 않을 수 있다. 플러그 분리층(32) 아래에 절연성 라이너층(62)과 제1 스페이서(26)가 위치할 수 있다.After forming the
도 39에 도시된 바와 같이, 하부 플러그층(36A)이 형성될 수 있다. 하부 플러그층(36A)은 리세스 영역들(35)을 완전히 채울 수 있고, 콘택 오프닝(33)을 부분적으로 채울 수 있다. 하부 플러그층(36A)은 제2 불순물 영역(20)과 접촉할 수 있다. 하부 플러그층(36A)은 비트라인구조물과 이웃할 수 있다. 탑뷰로 볼 때, 복수의 비트라인구조물 사이에 복수의 하부 플러그층(36A)이 위치할 수 있다. 비트라인(23)에 평행하는 방향에서, 이웃하는 비트라인(23) 사이에 복수의 하부 플러그층(36A)과 복수의 플러그 분리층(32)이 교대로 번갈아 위치할 수 있다.As shown in FIG. 39 , a
하부 플러그층(36A)은 실리콘함유물질을 포함할 수 있다. 하부 플러그(36A)은 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 폴리실리콘은 불순물이 도핑될 수 있다. 하부 플러그층(36A)은 제2 불순물 영역(20)과 접속된다. 하부 플러그층(36A)의 상부 표면은 비트라인(23)의 상부 표면보다 높을 수 있다. 하부 플러그층(36A)을 형성하기 위해 콘택 오프닝(33) 및 리세스영역(35)을 채우도록 폴리실리콘을 증착한 후 평탄화 및 에치백 공정이 순차적으로 수행될 수 있다. The
도 40에 도시된 바와 같이, 금속성 스페이서(61)를 제거할 수 있다. 이에 따라, 하부 플러그층(36A)과 비트라인(35) 사이에서 금속성 스페이서(61)가 제거될 수 있다.As shown in FIG. 40 , the
다음으로, 금속성 스페이서(61)가 제거된 공간을 채우는 제2 스페이서층(37A)이 형성될 수 있다. 제2 스페이서층(37A)은 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 제2 스페이서층(37A)은 하부 플러그(36A)의 일부분들이 선택적으로 산화되어 형성될 수 있다. 제2 스페이서층(27A)은 제1 스페이서층(26A) 및 플러그 분리층(32)의 일부분들이 산화되어 형성될 수도 있다.Next, a
제2 스페이서층(37A)을 형성하기 위한 산화 공정은 라디칼산화 또는/및 건식산화를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스페이서층(37A)을 형성하기 위해 라디칼산화를 먼저 수행한 후, 연속하여 건식산화를 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 스페이서층(37A)을 형성하기 위해, 저온 산화물(ULTO)을 얇게 증착한 후에 건식산화를 실시할 수도 있다.An oxidation process for forming the
제2 스페이서층(37A)을 형성하는 동안에, 하부 플러그(36A)의 일부분들(36B)이 손실되어 산화될 수 있다. 비트라인구조물들 사이의 하부 플러그는 도면부호 36과 같이 트리밍될 수 있고, 플러그 분리층들(32) 사이의 하부 플러그는 트리밍되지 않을 수 있다.During the formation of the
도 41에 도시된 바와 같이, 제2 스페이서(37)가 형성될 수 있다. 제2 스페이서(37)은 제2 스페이서층(37A)의 선택적인 식각에 의해 형성될 수 있다. 제2 스페이서(37)의 상부면은 하부 플러그(36)의 상부면과 동일 레벨에 위치할 수 있다.As shown in FIG. 41 , a
제2 스페이서(37)는 제1 스페이서(26)를 사이에 두고 하부 플러그(36)와 비트라인(23) 사이에 위치할 수 있다.The
도 42에 도시된 바와 같이, 상부 플러그(38)가 형성될 수 있다. 상부 플러그(38)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상부 플러그(38)의 선폭은 하부 플러그(36)의 선폭보다 클 수 있다. As shown in FIG. 42, an
후속하여 도 25 및 도 26에서 참조한 바와 같이, 콘택 스페이서(40) 및 랜딩패드(41)가 형성될 수 있다.Subsequently, as referred to in FIGS. 25 and 26 ,
도 43 내지 도 48는 다른 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 43 내지 도 48는 도 3 내지 도 26, 도 33 내지 도 42에 도시된 방법과 유사하게 진행될 수 있다.43 to 48 are views for explaining a manufacturing method according to another embodiment. Hereinafter, FIGS. 43 to 48 may proceed similarly to the methods shown in FIGS. 3 to 26 and 33 to 42 .
도 33 내지 도 37에서 참조한 바와 같이, 제1 스페이서층(26A) 상에 금속성 스페이서(61)가 형성될 수 있다. 33 to 37 , a
다음으로, 도 43에 도시된 바와 같이, 하부 플러그(36)가 형성될 수 있다. 하부 플러그(36)는 리세스 영역들(35)을 완전히 채울 수 있고, 콘택 오프닝(33)을 부분적으로 채울 수 있다. 하부 플러그(36)는 제2 불순물 영역(20)과 접촉할 수 있다. 하부 플러그(36)는 비트라인구조물과 이웃할 수 있다. 탑뷰로 볼 때, 복수의 비트라인구조물 사이에 복수의 하부 플러그(36)가 위치할 수 있다. 비트라인(23)에 평행하는 방향에서, 이웃하는 비트라인(23) 사이에 복수의 하부 플러그(36)와 복수의 플러그 분리층(32)이 교대로 번갈아 위치할 수 있다.Next, as shown in FIG. 43 , a
하부 플러그(36)는 실리콘함유물질을 포함할 수 있다. 하부 플러그(36)는 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 폴리실리콘은 불순물이 도핑될 수 있다. 하부 플러그(36)는 제2 불순물 영역(20)과 접속된다. 하부 플러그(36)의 상부 표면은 비트라인(23)의 상부 표면보다 낮을 수 있다. 하부 플러그(36)를 형성하기 위해 콘택 오프닝(33) 및 리세스 영역(35)을 채우도록 폴리실리콘을 증착한 후 평탄화 및 에치백 공정이 순차적으로 수행될 수 있다. The
도 44에 도시된 바와 같이, 추가 금속성 스페이서(63)가 형성될 수 있다. 추가 금속성 스페이서(63)는 금속성 스페이서(61)와 동일한 높이를 가질 수 있다. 추가 금속성 스페이서(63)는 플러그분리층(32)의 측벽을 서라운딩하는 형상일 수 있다. 추가 금속성 스페이서(63)에 의해 하부 플러그(36)의 일부분이 노출될 수 있다.As shown in FIG. 44, additional
비트라인(23)의 양측벽에는 제1 스페이서(26), 금속성 스페이서(61), 추가 금속성 스페이서(63)의 삼중층이 형성될 수 있다. 플러그분리층(32)의 측벽에는 추가 금속성 스페이서(63)의 싱글층이 형성될 수 있다.A triple layer of a
도 45에 도시된 바와 같이, 중간 플러그(64)가 형성될 수 있다. 제2 금속성 스페이서(63) 및 하부 플러그(36) 상에 중간 플러그(64)가 형성될 수 있다. 중간 플러그(64)는 실리콘함유물질을 포함할 수 있다. 중간 플러그(64)는 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 폴리실리콘은 불순물이 도핑될 수 있다. 중간 플러그(64)는 하부 플러그(36) 상에 형성될 수 있다. 중간 플러그(64)의 상부 표면은 비트라인(23)의 상부 표면보다 높을 수 있다. 중간 플러그(64)를 형성하기 위해 콘택 오프닝(33)의 나머지 부분을 채우도록 폴리실리콘을 증착한 후 평탄화 및 에치백 공정이 순차적으로 수행될 수 있다. As shown in FIG. 45, an
금속성 스페이서(61) 및 추가 금속성 스페이서(63)는 제1 스페이서(26)를 사이에 두고 중간 플러그(53)와 비트라인(23) 사이에 위치할 수 있다. 플러그 분리층(32)과 중간 플러그(53) 사이에 추가 금속성 스페이서(63)가 위치할 수 있다.The
도 46에 도시된 바와 같이, 금속성 스페이서(61) 및 추가 금속성 스페이서(63)가 제거될 수 있다. 이에 따라, 중간 플러그(64)와 비트라인(35) 사이에서 금속성 스페이서(61) 및 추가 금속성 스페이서(63)가 제거될 수 있고, 또한, 플러그 분리층(32)과 중간 플러그(64) 사이에서 추가 금속성 스페이서(63)가 제거될 수 있다. 금속성 스페이서(61) 및 추가 금속성 스페이서(63)가 제거되어 에어갭(64G)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 46,
도 47에 도시된 바와 같이, 금속성 스페이서들이 제거된 에어갭(64G)을 채우는 제2 스페이서(65)가 형성될 수 있다. 제2 스페이서(65)는 실리콘산화물을 포함할 수 있다. 제2 스페이서(65)는 중간 플러그(64)의 일부분들이 선택적으로 산화되어 형성될 수 있다.As shown in FIG. 47 , a
제2 스페이서(65)를 형성하기 위한 산화 공정은 라디칼산화 또는/및 건식산화를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스페이서(65)를 형성하기 위해 라디칼산화를 먼저 수행한 후, 연속하여 건식산화를 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 스페이서(65)를 형성하기 위해, 저온 산화물(ULTO)을 얇게 증착한 후에 건식산화를 실시할 수도 있다.An oxidation process for forming the
제2 스페이서(65)를 형성하는 동안에, 중간 플러그(64)의 일부분들이 손실되어 산화될 수 있다.During formation of the
제2 스페이서(65)의 상부면은 중간 플러그(64)의 상부면과 동일 레벨에 위치할 수 있다.An upper surface of the
제2 스페이서(65)는 제1 스페이서(26)를 사이에 두고 중간 플러그(64)와 비트라인(23) 사이에 위치할 수 있고, 또한, 플러그 분리층(32)과 중간 플러그(64) 사이에 위치할 수 있다.The
도 48에 도시된 바와 같이, 상부 플러그(38)가 형성될 수 있다. 상부 플러그(38)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상부 플러그(38)의 선폭은 하부 플러그(36)의 선폭보다 클 수 있다. As shown in FIG. 48, an
후속하여 도 25 및 도 26에서 참조한 바와 같이, 콘택 스페이서(40) 및 랜딩패드(41)가 형성될 수 있다.Subsequently, as referred to in FIGS. 25 and 26 ,
도 49a 내지 도 49d는 스토리지노드 콘택 플러그의 형성 방법을 상세히 도시한 평면도이다.49A to 49D are plan views illustrating a method of forming a storage node contact plug in detail.
도 15 및 도 49a에 도시된 바와 같이, 플러그 분리층(32A) 및 초기 콘택 오프닝(33A)이 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 15 and 49A , a
도 16 및 도 49b에 도시된 바와 같이, 희생 스페이서(29) 및 플러그 분리층(32)의 트리밍 공정이 수행될 수 있다.As shown in FIGS. 16 and 49B , a process of trimming the
도 20 및 도 49c에 도시된 바와 같이, 금속성 희생스페이서(34) 및 하부 플러그(36A)가 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 20 and 49C , a metallic
도 23 및 도 49d에 도시된 바와 같이, 금속성 희생 스페이서(34)의 제거 이후에, 제2 스페이서층(37) 및 트리밍된 하부 플러그(36)가 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 23 and 49D , after removal of the sacrificial
상술한 실시예들에 따르면, 콘택 오프닝들(33)의 공간을 추가로 확보할 수 있어 콘택 오프닝들(33)의 오픈 마진을 확보할 수 있다.According to the above-described embodiments, it is possible to additionally secure the space of the
또한, 비트라인(23)에 대향하는 스토리지노드 콘택 플러그, 즉 하부 플러그(36)의 크기를 줄이고 비트라인 스페이서(BLS)를 N-O 구조로 변경하므로, 비트라인 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있다.In addition, since the size of the storage node contact plug opposite to the
또한, 스토리지노드 콘택 플러그의 상부 플러그(38)가 하부 플러그(36)보다 큰 폭을 가지므로, 후속 랜딩 패드(40)와의 접촉면적을 늘려 콘택저항을 개선할 수 있다.In addition, since the
또한, 플러그 분리층(32)의 종류와 무관하게 건식 식각을 이용한 비등방성 식각을 이용하여 콘택 오프닝들(33)의 면적 확보가 가능하다.In addition, it is possible to secure the area of the
전술한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention belongs that various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge of
201 : 기판 202 : 소자분리층
203 : 활성영역 204 : 하드마스크층
205 : 트렌치 206 : 게이트 절연층
207 : 매립 워드라인 208 : 게이트 캡핑층
209 : 제1 불순물 영역 210 : 제2 불순물 영역
212 : 비트라인 콘택 플러그 213 : 비트라인
214 : 비트라인 하드마스크 215 : 제1 스페이서
215G : 갭필 스페이서 216 : 제2 스페이서
217 : 하부 플러그 218 : 상부 플러그
219 : 오믹콘택층 220 : 랜딩 패드201: substrate 202: device isolation layer
203: active region 204: hard mask layer
205: trench 206: gate insulating layer
207: buried word line 208: gate capping layer
209: first impurity region 210: second impurity region
212: bit line contact plug 213: bit line
214: bit line hard mask 215: first spacer
215G: gap fill spacer 216: second spacer
217: lower plug 218: upper plug
219: ohmic contact layer 220: landing pad
Claims (27)
상기 비트라인구조물 각각의 양측벽에 형성된 제1 스페이서;
상기 복수의 비트라인구조물 사이에 형성되며 상기 반도체 기판에 접촉된 복수의 하부 플러그;
상기 하부 플러그 상부에 위치하되, 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그;
상기 하부 플러그와 상부 플러그 사이에 위치하되, 상기 하부 플러그보다 작은 선폭을 갖는 중간 플러그; 및
상기 중간 플러그와 제1 스페이서 사이에 위치하되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서
를 포함하는 반도체 장치.
a plurality of bit line structures formed spaced apart from each other on the semiconductor substrate;
first spacers formed on both side walls of each of the bit line structures;
a plurality of lower plugs formed between the plurality of bit line structures and contacting the semiconductor substrate;
an upper plug positioned above the lower plug and having a larger line width than the lower plug;
a middle plug positioned between the lower plug and the upper plug and having a smaller line width than the lower plug; and
A second spacer positioned between the intermediate plug and the first spacer but thicker than the first spacer
A semiconductor device comprising a.
상기 하부 플러그, 중간 플러그 및 상부 플러그는 동일 물질을 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The lower plug, the middle plug, and the upper plug include the same material.
상기 하부 플러그, 중간 플러그 및 상부 플러그는 폴리실리콘을 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The semiconductor device of claim 1 , wherein the lower plug, the middle plug, and the upper plug include polysilicon.
상기 제1 스페이서는 실리콘질화물을 포함하고, 상기 제2 스페이서는 실리콘산화물을 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The first spacer includes silicon nitride, and the second spacer includes silicon oxide.
상기 제1 스페이서는 상기 비트라인구조물의 양측벽에 평행하는 라인 형상을 갖는 반도체 장치.
According to claim 1,
The first spacer has a line shape parallel to sidewalls of the bit line structure.
상기 제2 스페이서는 상기 하부 플러그의 측벽을 서라운딩하는 형상을 갖는 반도체 장치.
According to claim 1,
The second spacer has a shape surrounding a sidewall of the lower plug.
상기 상부 플러그 상부의 랜딩 패드;
상기 랜딩 패드와 상부 플러그 사이의 오믹콘택층; 및
상기 랜딩 패드 상부의 캐패시터
를 더 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
a landing pad above the upper plug;
an ohmic contact layer between the landing pad and the upper plug; and
Capacitor on top of the landing pad
A semiconductor device further comprising a.
상기 랜딩 패드는 상기 비트라인구조물의 상부면을 오버랩하도록 연장되는 형상을 갖는 반도체 장치.
According to claim 7,
The semiconductor device of claim 1 , wherein the landing pad has a shape extending to overlap an upper surface of the bit line structure.
상기 비트라인구조물은,
상기 반도체 기판에 접속되는 비트라인 콘택 플러그;
상기 비트라인 콘택 플러그 상부의 비트라인; 및
상기 비트라인 상부의 비트라인 하드마스크
를 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The bit line structure,
a bit line contact plug connected to the semiconductor substrate;
a bit line over the bit line contact plug; and
Bit line hard mask on top of the bit line
A semiconductor device comprising a.
상기 비트라인 콘택 플러그의 양측벽에 상기 제1 스페이서의 일부분이 연장되고, 상기 연장된 제1 스페이서 상에 위치하는 갭필 스페이서를 더 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The semiconductor device further includes a gap-fill spacer in which a portion of the first spacer extends from sidewalls of the bit line contact plug and is positioned on the extended first spacer.
상기 하부 플러그는,
상기 반도체 기판에 접촉하는 광폭 플러그; 및
상기 광폭 플러그 상에 위치하되, 상기 광폭 플러그보다 작은 선폭을 갖는 협폭 플러그를 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The lower plug,
a wide plug contacting the semiconductor substrate; and
and a narrow plug positioned on the wide plug and having a line width smaller than that of the wide plug.
상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계;
상기 제1 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계;
상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 플러그분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 트리밍하는 단계;
상기 콘택 오프닝들의 측벽을 서라운딩하는 희생 스페이서를 형성하는 단계;
상기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 하부 플러그를 형성하는 단계;
상기 하부 플러그들을 서라운딩하는 에어갭들을 형성하기 위해, 상기 희생 스페이서들을 제거하는 단계; 및
상기 하부 플러그를 서라운딩하면서 상기 에어갭들을 채우는 제2 스페이서를 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
forming a plurality of bit line structures on the semiconductor substrate;
forming first spacers on both side walls of the bit line structure;
forming plug separation layers and initial contact openings positioned between the bit line structures on the first spacer;
trimming the plug isolation layers and the initial contact openings to form contact openings wider than the initial contact openings;
forming sacrificial spacers surrounding sidewalls of the contact openings;
forming a lower plug partially filling the contact openings;
removing the sacrificial spacers to form air gaps surrounding the lower plugs; and
Forming a second spacer filling the air gaps while surrounding the lower plug
A semiconductor device manufacturing method comprising a.
상기 제2 스페이서를 형성하는 단계는,
상기 하부 플러그의 노출면들을 선택적으로 산화시키는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 12,
Forming the second spacer,
and selectively oxidizing exposed surfaces of the lower plug.
상기 제2 스페이서를 형성하는 단계는,
상기 하부 플러그의 노출면들 상에 제1 산화물을 형성하는 단계; 및
상기 제1 산화물 상에 상기 에어갭들을 채우는 제2 산화물을 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 12,
Forming the second spacer,
forming a first oxide on exposed surfaces of the lower plug; and
Forming a second oxide filling the air gaps on the first oxide
A semiconductor device manufacturing method comprising a.
상기 제2 스페이서는 상기 제1 스페이서보다 두껍게 형성하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 12,
The second spacer is formed to be thicker than the first spacer.
상기 제1 스페이서는 실리콘질화물을 포함하고, 상기 제2 스페이서는 실리콘산화물을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 12,
The method of claim 1 , wherein the first spacer includes silicon nitride, and the second spacer includes silicon oxide.
상기 제2 스페이서를 형성하는 단계 이후에,
상기 하부 플러그 상에 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 12,
After forming the second spacer,
and forming an upper plug having a larger line width than the lower plug on the lower plug.
상기 하부 플러그와 상부 플러그는 폴리실리콘을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 17,
The lower plug and the upper plug include polysilicon.
상기 제2 스페이서를 형성하는 단계 이후에,
상기 하부 플러그 상에 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계;
상기 상부 플러그 상부에 랜딩 패드를 형성하는 단계; 및
상기 랜딩 패드 상부에 캐패시터를 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 12,
After forming the second spacer,
forming an upper plug having a larger line width than the lower plug on the lower plug;
forming a landing pad on top of the upper plug; and
Forming a capacitor on the landing pad
A semiconductor device manufacturing method further comprising a.
상기 하부 플러그와 상부 플러그는 폴리실리콘을 포함하고, 상기 랜딩 패드는 금속 물질을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 19,
The method of claim 1 , wherein the lower plug and the upper plug include polysilicon, and the landing pad includes a metal material.
상기 희생 스페이서는 티타늄질화물을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
According to claim 12,
The sacrificial spacer includes titanium nitride.
상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계;
상기 제1 스페이서 상에 희생 스페이서를 형성하는 단계;
상기 희생 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계;
상기 초기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 하부 플러그를 형성하는 단계;
상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 희생스페이서 및 플러그분리층들을 트리밍하는 단계;
상기 콘택 오프닝들의 측벽을 서라운딩하되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 제2 스페이서 및 하부 플러그 상에 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
forming a plurality of bit line structures on the semiconductor substrate;
forming first spacers on both side walls of the bit line structure;
forming a sacrificial spacer on the first spacer;
forming plug isolation layers and initial contact openings positioned between the bit line structures on the sacrificial spacer;
forming a lower plug partially filling the initial contact openings;
trimming the sacrificial spacer and the plug isolation layers to form contact openings wider than the initial contact openings;
forming second spacers that surround sidewalls of the contact openings but are thicker than the first spacers; and
Forming an upper plug having a larger line width than the lower plug on the second spacer and the lower plug;
A semiconductor device manufacturing method comprising a.
상기 희생 스페이서는 티타늄질화물을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 22,
The sacrificial spacer includes titanium nitride.
상기 하부 플러그와 상부 플러그는 폴리실리콘을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 22,
The lower plug and the upper plug include polysilicon.
상기 제1 스페이서는 실리콘질화물을 포함하고, 상기 제2 스페이서는 실리콘산화물을 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 22,
The method of claim 1 , wherein the first spacer includes silicon nitride, and the second spacer includes silicon oxide.
상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계;
상기 제1 스페이서 상에 희생 스페이서를 형성하는 단계;
상기 희생 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계;
상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 희생스페이서 및 플러그 분리층들을 트리밍하는 단계;
상기 초기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 하부 플러그를 형성하는 단계;
상기 하부 플러그의 측벽을 서라운딩하는 에어갭을 형성하기 위해, 상기 희생 스페이서를 제거하는 단계;
상기 에어갭을 채우되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 제2 스페이서 및 하부 플러그 상에 상기 하부 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
forming a plurality of bit line structures on the semiconductor substrate;
forming first spacers on both side walls of the bit line structure;
forming a sacrificial spacer on the first spacer;
forming plug isolation layers and initial contact openings positioned between the bit line structures on the sacrificial spacer;
trimming the sacrificial spacer and plug separation layers to form contact openings wider than the initial contact openings;
forming a lower plug partially filling the initial contact openings;
removing the sacrificial spacer to form an air gap surrounding a sidewall of the lower plug;
forming a second spacer that fills the air gap and is thicker than the first spacer; and
Forming an upper plug having a larger line width than the lower plug on the second spacer and the lower plug;
A semiconductor device manufacturing method comprising a.
상기 비트라인구조물의 양측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계;
상기 제1 스페이서 상에 제1 희생 스페이서를 형성하는 단계;
상기 제1 희생 스페이서 상에 상기 비트라인구조물들 사이에 위치하는 플러그 분리층들 및 초기 콘택 오프닝들을 형성하는 단계;
상기 초기 콘택 오프닝들보다 넓어진 콘택 오프닝들을 형성하기 위해, 상기 플러그 분리층들을 트리밍하는 단계;
상기 초기 콘택 오프닝들을 부분적으로 채우는 광폭 플러그를 형성하는 단계;
상기 광폭 플러그 상부에 제2 희생 스페이서를 형성하는 단계;
상기 제2 희생스페이서에 의해 노출된 상기 광폭 플러그 상에 상기 광폭 플러그보다 작은 선폭을 갖는 협폭 플러그를 형성하는 단계;
상기 협폭 플러그의 측벽을 서라운딩하는 에어갭을 형성하기 위해, 상기 제1 및 제2 희생 스페이서를 제거하는 단계;
상기 에어갭을 채우되 상기 제1 스페이서보다 두꺼운 제2 스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 제2 스페이서 및 협폭 플러그 상에 상기 협폭 플러그보다 큰 선폭을 갖는 상부 플러그를 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.forming a plurality of bit line structures on the semiconductor substrate;
forming first spacers on both side walls of the bit line structure;
forming a first sacrificial spacer on the first spacer;
forming plug isolation layers and initial contact openings positioned between the bit line structures on the first sacrificial spacer;
trimming the plug isolation layers to form contact openings wider than the initial contact openings;
forming a wide plug partially filling the initial contact openings;
forming a second sacrificial spacer on the wide plug;
forming a narrow plug having a smaller line width than the wide plug on the wide plug exposed by the second sacrificial spacer;
removing the first and second sacrificial spacers to form an air gap surrounding a sidewall of the narrow plug;
forming a second spacer that fills the air gap and is thicker than the first spacer; and
forming an upper plug having a larger line width than the narrow plug on the second spacer and the narrow plug;
A semiconductor device manufacturing method comprising a.
Priority Applications (2)
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US17/717,959 US20230017800A1 (en) | 2021-07-13 | 2022-04-11 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
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KR20210091589 | 2021-07-13 | ||
KR1020210091589 | 2021-07-13 |
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KR1020210147251A KR20230011204A (en) | 2021-07-13 | 2021-10-29 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
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-
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- 2021-10-29 KR KR1020210147251A patent/KR20230011204A/en unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117500270A (en) * | 2023-12-28 | 2024-02-02 | 长鑫集电(北京)存储技术有限公司 | Semiconductor structure and manufacturing method thereof |
CN117500270B (en) * | 2023-12-28 | 2024-04-19 | 长鑫集电(北京)存储技术有限公司 | Semiconductor structure and manufacturing method thereof |
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